Egyetlen apró chip hozhatja el a gépi látás és az ipari kamerák forradalmát

A digitális képalkotás világában eddig éles választóvonal húzódott a látvány rögzítése és annak tudományos elemzése között. Míg egy átlagos kamera csupán a színeket és formákat örökíti meg, az anyagok pontos összetételének meghatározásához eddig különálló, gyakran asztali méretű spektrométerekre volt szükség. Az ausztrál RMIT és a kínai Csöcsiangi Egyetem kutatócsoportja azonban egyetlen miniatűr alkatrészben egyesítette a két funkciót, amely így közvetlenül a képalkotó hardveren végzi el a fényelemzést.

A fejlesztés során olyan kompakt optikai eszközt hoztak létre, amely nemcsak érzékeli a beérkező fényt, hanem szét is bontja. Ez a megközelítés új távlatokat nyit a gépi látás, az automatizált ipari ellenőrző rendszerek és a környezet monitorozása előtt.

A technológiával felszerelt eszközök képesek lesznek olyan állapotok vagy anyagminőségi eltérések kimutatására, amelyek a hagyományos színes képalkotás számára teljesen láthatatlanok maradnak.

Lézerrel vájt spirálok a fény útjában

A technológia lelke az az ultragyors lézeres gyártási eljárás, amellyel átlátszó anyagok belsejében hoztak létre mikroszkopikus méretű spirálstruktúrákat. Ezek a különleges szerkezetek miniatűr optikai elemként viselkednek: a beérkező fényt meghatározott mintázatokra bontják szét. A folyamat lehetővé teszi, hogy a szenzor a vizuális információk mellett közvetlenül értelmezze a spektrális adatokat is.

A kutatók a prototípus tesztelése során bebizonyították, hogy a rendszer a látható fény mellett a közeli infravörös tartományban is megbízhatóan működik.

Fontos technikai előrelépés, hogy az eszköz különböző betekintési szögekből is megőrzi a teljesítményét, ami korábban a hasonló mikroszkopikus optikai megoldások egyik leggyengébb pontja volt.

Újjászületik a gépi látás: itt a zsebre vágható laboratórium

Amíg a kínai szakemberek a fejlesztés elméleti és tervezési részéért feleltek, az ausztrál intézmény a nanogyártás, az optikai jellemzés és a gyakorlati tesztelés terén szerzett szakértelmét tette bele a projektbe. A két csapat közös munkája hidat képez a fotonika és a mikroszkopikus gépészet között.

A kísérletek során az optikai szerkezetet egy kereskedelmi forgalomban kapható képérzékelővel integrálták.

Az eredmények igazolták a koncepciót: a rendszer sikeresen rögzített spektrális információkat egy kompakt hardverplatformon, ezzel lényegében kiváltotta a nagyméretű laboratóriumi műszereket. A fejlesztés egyszerűsítheti a gyártási folyamatokat és csökkentheti az ipari képalkotó rendszerek méretét.

„A következő lépések közé tartozik a gyártás felskálázása, más anyagok tesztelése, valamint a fényinformációk rekonstruálására használt szoftver finomítása” – sorolta a kamerachipről szóló közleményben Bo Zhang, a Csöcsiangi Egyetem munkatársa.

Gábor János, NEW technology